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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Solche elektrischen Schalter dienen zum Ein- und/oder Ausschalten von elektrischen Geräten durch eine manuelle Druckbetätigung eines Benutzers. Insbesondere werden diese Druckschalter beispielsweise in der Hausgeräteindustrie für Haushaltsgeräte, wie Kaffeemaschinen, Staubsauger o. dgl., für Geräte in der Unterhaltungsindustrie etc. eingesetzt.
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Ein derartiger elektrischer Schalter kann ein Gehäuse besitzen. Im Gehäuse befindet sich ein Kontaktsystem. Aus dem Gehäuse ragt ein bewegliches Betätigungsorgan zum Umschalten des Kontaktsystems zwischen zwei Schaltstellungen, nämlich einer Aus-Schaltstellung und einer Ein-Schaltstellung, heraus. Das Betätigungsorgan steht mit einer Führungskurve in der Art eines Schaltherzens, in die ein als Stift ausgebildetes Rastmittel in Eingriff bringbar ist, in Wirkverbindung, derart dass durch das Zusammenwirken von Rastmittel und Führungskurve das Betätigungsorgan in wenigstens einer der Schaltstellungen arretierbar ist. Insbesondere ist das Betätigungsorgan in der Ein-Schaltstellung eingerastet beziehungsweise verriegelt, womit der Schalter nach dem Einschalten in der Ein-Schaltstellung verbleibt. Allerdings ist dieser Schalter lediglich durch erneutes manuelles Betätigen des Betätigungsorgans ausschaltbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schalter derart weiterzuentwickeln, dass der Schalter nichtmanuell von der arretierbaren Schaltstellung in die andere Schaltstellung schaltbar ist. Insbesondere soll ein solcher Druckschalter sowohl mechanisch, also manuell vom Benutzer, als auch elektrisch/elektronisch, also ohne manuelle Einwirkung, entriegelbar sein. Darüber hinaus soll gegebenenfalls in einer Variante der Druckschalter sich mechanisch nur einschalten und elektrisch/elektronisch ausschalten lassen.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen elektrischen Schalter ist ein Bewegungsmittel für das Rastmittel vorgesehen, derart dass das Rastmittel in und/oder außer Eingriff mit der Führungskurve bewegbar ist. Insbesondere wird dadurch das in der arretierten Schaltstellung befindliche Betätigungsorgan entriegelt, so dass das Kontaktsystem aus der einen arretierbaren Schaltstellung in die andere Schaltstellung geschaltet wird. Und zwar ist damit der Schalter ”elektrisch/elektronisch” zumindest ausschaltbar. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zum Schutz des Schalters vor schädlichen Einflüssen kann der Schalter zweckmäßigerweise ein Gehäuse aufweisen. Das Kontaktsystem ist im Gehäuse befindlich. Das Betätigungsorgan ragt aus dem Gehäuse. Elektrische Anschlüsse zur Zuführung der elektrischen Spannung für den Schalter ragen aus dem Gehäuse. Das Bewegungsmittel ist im Gehäuse angeordnet.
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In besonders einfacher sowie auch kompakter Ausgestaltung kann das Bewegungsmittel aus einem ansteuerbaren Aktor bestehen, derart dass das Rastmittel bei Ansteuerung des Aktors bewegt wird. Bevorzugterweise handelt es sich bei dem Aktor um einen eine Spule aufweisenden Elektromagneten. Das Rastmittel kann in einfacher Art aus einem Stift bestehen, wobei der Stift am in der Spule befindlichen Anker des Elektromagneten angelenkt sein kann. Desweiteren bietet es sich an, dass die Führungskurve beweglich in Querrichtung zur Betätigungsrichtung sowie fest in Betätigungsrichtung des Betätigungsorgans am Betätigungsorgan angeordnet ist. Schließlich kann in kostengünstiger Weise der Stift aus Draht in der Art eines L-förmigen Bügels ausgestaltet sein.
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Um ein Elektrogerät nach einer gewissen Zeit, beispielsweise in der sich das Elektrogerät im Standby-Modus befindet, automatisch ausschalten zu können, kann der Schalter eine programmierbare Elektronik, die insbesondere einen Timer umfasst, zur gesteuerten Entriegelung des Betätigungsorgans aus der arretierbaren Schaltstellung aufweisen. Zweckmäßigerweise ist die Elektronik auf einer im Gehäuse befindlichen Leiterplatte angeordnet. Beispielsweise kann dann im Standby der Timer in Gang gesetzt werden, um eine Kaffeemaschine nach einer bestimmten Zeit auszuschalten.
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Um die Betätigung des Betätigungsorgans zu detektieren, kann in weiterer Ausgestaltung der Schalter einen zusätzlichen Hilfskontakt aufweisen. Insbesondere detektiert dann der Hilfskontakt die arretierte Schaltstellung des Betätigungsorgans. Desweiteren kann die Führungskurve derart ausgestaltet sein, dass mittels des Betätigungsorgans lediglich ein mechanisches/manuelles Umschalten in die arretierbare Schaltstellung, jedoch kein mechanisches/manuelles Umschalten in die andere Schaltstellung ermöglicht ist. Die elektrische/elektronische Entriegelung des Schalters aus der arretierbaren Schaltstellung wird dann gegebenenfalls über einen weiteren Hilfskontakt eingeleitet.
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In einer anderen Ausbildung ist die Führungskurve derart ausgestaltet, dass erst nach zwei- oder auch mehrmaligem manuellen Betätigen des Betätigungsorgans ein mechanisches Umschalten aus der arretierbaren Schaltstellung ermöglicht ist. Hierfür kann im Schaltherz eine zweite Raststellung vorgesehen sein, so dass der Schalter im Ein-Schaltzustand auch in der zweiten Raststellung befindlich ist. Erst aus der zweiten Raststellung ist dann ein manuelles Ausschalten des Schalters möglich. Eine solche Ausbildung ermöglicht somit das Ausschalten des Elektrogeräts auch dann, falls das automatische Ausschalten versagt.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der Schalter einen Widerstand in der Art eines Shunts zur Strommessung auf. In kompakter sowie einfacher Ausgestaltung kann der Widerstand mäanderartig in einen Anschluss des Schalters integriert sein. Die Strommessung lässt sich beispielsweise zur Erkennung des Standby-Betriebs für das Elektrogerät verwenden. So kann dann bei einem bestimmten fließenden Strom erkannt werden, dass beispielsweise die Kaffeemaschine im Betrieb ist. In diesem Fall wird die Kaffemaschine nicht abgeschaltet, da diese noch nicht im Standby befindlich ist.
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Falls der Schalter beleuchtbar ausgestaltet sein soll, kann der Schalter mit einer Beleuchtung versehen sein. Hierzu kann in üblicher Weise ein Leuchtmittel, wie eine Leuchtdiode, eine Glühlampe, eine Glimmlampe o. dgl., im Gehäuse des Schalters befindlich sein. Zweckmäßigerweise ist das Leuchtmittel auf der Leiterplatte im Gehäuse angeordnet.
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Für besonders bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schalters ist nachfolgendes festzustellen.
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Der Druckschalter, der gegebenenfalls eine zusätzliche Beleuchtung aufweist, ist mit einem im Drücker integrierten, beweglichen Schaltherz zum mechanischen Ein- und/oder Aus-Schalten versehen. Das Schaltherz ist beweglich in Querrichtung zur Betätigungsrichtung, jedoch fest in Betätigungsrichtung angeordnet. Ein Draht in der Form eines L-förmigen Bügels greift in das Schaltherz zur Verriegelung ein. Desweiteren besitzt der Schalter eine integrierte Spule zum elektrischen/elektronischen Entriegeln bzw. Ausschalten des Schalters. Hierzu ist der Draht am Anker der Spule angelenkt, derart dass dieser aus dem Schaltherz herausziehbar ist.
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Der Druckschalter ist in einer Variante mit einer integrierten Leiterplatte und einer programmierbaren Elektronik zur gesteuerten Entriegelung, also zum Ausschalten des Schalters versehen. Geht das Elektrogerät, beispielsweise eine Kaffeemaschine, in den Standby-Zustand über, so wird ein Timer in der Elektronik in Gang gesetzt, um die Kaffeemaschine nach einer bestimmten Zeit auszuschalten. Bei dieser Variante mit im Schalter integrierter programmierbarer Elektronik wird also über ein Programm die Dauer bis zum Entriegeln bzw. Ausschalten des Schalters bestimmt. Dabei kann optional der Lastzustand des Schalters erkannt werden.
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Der Druckschalter ist in einer weiteren Variante mit einem zusätzlichen Hilfskontakt versehen, der die Betätigung des Drückers detektiert. Bei dieser Variante wird also der mechanische Hilfskontakt beim Betätigen des Drückers aktiviert. Desweiteren besitzt der Druckschalter ein bewegliches Schaltherz zum mechanischen Einschalten des Schalters. Ein mechanisches Ausschalten ist mit diesem dementsprechend ausgeformten Schaltherz nicht möglich. Eine elektrische Ausschaltung des Schalters wird dann über einen Hilfskontakt eingeleitet. Bei dieser Variante wird also durch einmaliges Drücken des Drückers im Ein-Schaltzustand nur der Hilfskontakt geschlossen. Hierdurch wird die Ausschaltung des Schalters elektrisch/elektronisch veranlasst.
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In einer weiteren Variante ist der Druckschalter mit einem derartig ausgeformten Schaltherz versehen, dass erst nach zwei- oder mehrmaligem mechanischen Betätigen ein Ausschalten des Schalters ermöglicht ist. Insbesondere besitzt das Schaltherz hierfür eine zweite Raststellung, wobei der Ein-Schaltzustand auch in der zweiten Raststellung erhalten bleibt. Erst aus der zweiten Raststellung ist ein manuelles Ausschalten möglich. Falls das automatische Ausschalten des Schalters versagt verbleibt somit die Möglichkeit des manuellen Ausschaltens. Bei dieser Variante wird also durch ein nochmaliges Drücken des Drückers der Schalter mechanisch ausgeschaltet.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine kompakte kleine Bauform sowie ein einfacher Aufbau des Schalters durch die integrierte Spule und/oder durch die integrierte Spule mit Elektronik ermöglicht ist. Zur kleinen Bauform trägt weiterhin die integrierte Spule mit Hubmagnet und Schaltdraht als Rastmittel bei, wobei der Schaltdraht in ein im Drücker seitlich verschiebbar gelagertes Schaltherz eingreift sowie mechanisch und/oder elektrisch entriegelt werden kann. Durch Austauschbarkeit des Schaltherzens sind in einfacher Art und Weise auch verschiedene Varianten des Schalters möglich. Verschiedene Anschlussmöglichkeiten ermöglichen auch eine einfache Anpassung des Schalters für verschiedene Einbauvarianten im Elektrogerät.
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Durch die Erkennung der Betätigung des Drückers lässt sich eine verzögerte Abschaltung des Gerätes realisieren. Dies bringt beispielsweise Vorteile bei Kaffeemaschinen, bei denen ein Reinigungszyklus initiiert werden kann bevor das Gerät vom Netz getrennt wird. Ebenso vorteilhaft ist dies bei Unterhaltungselektronikgeräten, die erst nach Beendigung einer bestimmten Aktion galvanisch vom Netz getrennt werden. Die elektronische Abschaltung lässt sich optional durch mehrmaliges Drücken des Drückers übergehen. Es sind auch in einfacher Art und Weise verschiedene Ein- und/oder Ausschaltmöglichkeiten für den Schalter realisierbar.
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Weiter von Vorteil ist eine deutliche Komfortsteigerung, da durch die Erkennung der Lastzustände der Abschaltzeitpunkt optimal gesetzt werden kann. Zugleich reduziert sich dabei der Standby-Verbrauch für das Elektrogerät, wodurch Energie eingespart wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 einen elektrischen Schalter in Explosionsdarstellung,
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2 einen elektrischen Schalter entsprechend einer weiteren Ausführung in Explosionsdarstellung,
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3 einen elektrischen Schalter entsprechend einer nochmals weiteren Ausführung in Explosionsdarstellung und
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4 das Betätigungsorgan des Schalters aus 1 in vergrößerter Darstellung.
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In 1 ist ein elektrischer Schalter 1 in Explosionsdarstellung gezeigt. Der Schalter 1 besitzt ein Gehäuse 2, das aus einem Sockel 3 und einem Deckel 4 besteht. Im Gehäuse 2 befindet sich ein in der Art eines Schnappsystems ausgestaltetes Kontaktsystem 5. Aus dem Gehäuse 2 ragt ein gegen eine Rückstellfeder 11 bewegliches Betätigungsorgan 6 zum manuellen Umschalten des Kontaktsystems 5 zwischen zwei Schaltstellungen heraus. Bei der einen Schaltstellung handelt es sich um die Aus-Schaltstellung und bei der anderen Schaltstellung um die Ein-Schaltstellung des Kontaktsystem 5.
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Das Kontaktsystem 5 umfasst einen Festkontakt 7 sowie einen beweglichen Schaltkontakt 8. Der Festkontakt 7 befindet sich an einem elektrischen Anschluss 24. Der Schaltkontakt 8 ist in einem Schneidenlager 27 an einem elektrischen Anschluss 24' beweglich gelagert. Die aus dem Gehäuse 2 herausragenden elektrischen Anschlüsse 24, 24 dienen zur Zuführung der elektrischen Spannung für den Schalter 1. Ein im Gehäuse 2 beweglich gelagerter Schalthebel 9 steht mit dem Betätigungsorgan 6 in Wirkverbindung. Eine Zugfeder 10 ist einerseits am Schalthebel 9 sowie andererseits am Schaltkontakt 8 eingehängt. Dadurch schaltet das Kontaktsystem 5 bei Bewegung des Betätigungsorgans 6 durch den Benutzer und der damit einhergehenden Bewegung des Schalthebels 9 schnappend zwischen der Aus-Schaltstellung, in der der Schaltkontakt 8 an einem Anschlag 12 im Sockel 3 anliegt, sowie der Ein-Schaltstellung, in der der Schaltkontakt 8 am Festkontakt 7 elektrisch kontaktierend anliegt, um.
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Das Betätigungsorgan 6 ist in wenigstens einer der Schaltstellungen, und zwar vorliegend in der Ein-Schaltstellung, arretierbar. Hierzu steht das Betätigungsorgan 6 mit einer Führungskurve 13 in der Art eines Schaltherzens in Wirkverbindung. In die Führungskurve 13 greift ein aus einem Stift bestehendes Rastmittel 14 ein, derart dass durch das Zusammenwirken von Stift 14 und Führungskurve 13 das Betätigungsorgan 6 in der Ein-Schaltstellung arretierend bzw. verriegelnd festgehalten ist. Im Gehäuse 2 ist ein Bewegungsmittel 15 für den Stift 14 angeordnet, derart dass der Stift 14 in und/oder außer Eingriff mit der Führungskurve 13 bewegbar ist. Dadurch wird das in der arretierten Schaltstellung befindliche Betätigungsorgan 6 entriegelt und das Kontaktsystem 5 des Schalters 1 wird aus der einen arretierbaren Schaltstellung in die andere Schaltstellung geschaltet, ohne dass hierzu das manuelle Betätigen des Betätigungsorgans 6 durch den Benutzer notwendig ist. Die Entriegelung des Schalters 1 aus der arretierbaren Schaltstellung wird bewirkt, indem der Stift 14 aus der Führungskurve 13 herausgezogen wird, wobei dann aufgrund der Wirkung der Rückstellfeder 11 das Betätigungsorgan 6 zurückgestellt und dabei das Kontaktsystem 5 umgeschaltet wird. Mit anderen Worten ist vorliegend der Schalter 1, der manuell mittels des Betätigungsorgans 6 eingeschaltet ist, zumindest nichtmanuell ausschaltbar.
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Um ein nichtmanuelles „elektronisches” Ausschalten zu ermöglichen, besteht das Bewegungsmittel 15 aus einem ansteuerbaren Aktor, welcher den Stift 14 bei entsprechender Ansteuerung bewegt. Bei dem Aktor handelt es sich wiederum um einen eine Spule 16 aufweisenden Elektromagneten. Der Stift 14, der aus Draht in der Art eines L-förmigen Bügels ausgestaltet ist, ist am in der Spule 16 befindlichen Anker 17 des Elektromagneten 15 angelenkt. Der Anker 17 ist mittels einer Druckfeder 23 rückstellbar.
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Wie man weiter der 4 entnehmen kann, ist die Führungskurve 13 in einem Element befindlich, das beweglich in Querrichtung 18 zur Betätigungsrichtung 19 sowie fest in Betätigungsrichtung 19 des Betätigungsorgans 6 am Betätigungsorgan 6 angeordnet ist.
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Für das gesteuerte „elektronische” Ausschalten des Schalters 1 durch Entriegelung des Betätigungsorgans 6 kann der Schalter 1 eine programmierbare Elektronik 31, die beispielsweise einen Timer umfasst, aufweisen. Die Elektronik 31 ist auf einer im Gehäuse 2 befindlichen Leiterplatte 20 angeordnet, wie in 2 zu sehen ist. So kann im Standby-Zustand des Elektrogeräts, an dem sich der Schalter 1 befindet, der Timer in Gang gesetzt werden. Nach einer vorbestimmten Zeit wird dann das Elektrogerät, beispielsweise die Kaffeemaschine elektronisch ausgeschaltet. Um eine einfache Montage der Leiterplatte 20 im Gehäuse 2 zu ermöglichen, ist am Sockel 3 ein weiterer Deckel 4' angeordnet. In 2 ist noch ein weiterer aus dem Gehäuse 2 herausragender elektrischer Anschluss 21 für einen elektrisch neutralen Leiter zu sehen, der für die Funktion der Elektronik 31 benötigt wird.
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Der Schalter 1 kann auch durch externe Ansteuerung ausschaltbar sein. Hierzu weist der Schalter 1 gemäß 3 einen zusätzlichen Hilfskontakt 29 mit Kontaktbrücke 30 auf. Über den Hilfskontakt 29 mitsamt Kontaktbrücke 30 kann die Betätigung des Betätigungsorgans 6 in die arretierte Schaltstellung und damit die Einschalt-Stellung des Kontaktsystems 5 detektiert werden. Das Kontaktsystem 5 sowie das Bewegungsmittel 15 stehen über Verbindungsstifte 28, welche in 2 gezeigt sind, mit der Leiterplatte 20 in elektrischer Verbindung. Desweiteren kann das Schaltherz 13 derart ausgestaltet sein, dass mittels des Betätigungsorgans 6 lediglich ein mechanisches bzw. manuelles Umschalten in die arretierbare Schaltstellung, jedoch kein manuelles Umschalten in die andere Schaltstellung ermöglicht ist. Die elektrische bzw. elektronische Entriegelung des Schalters 1 aus der arretierbaren Schaltstellung wird durch entsprechende Ansteuerung über weitere, aus dem Gehäuse 2 herausragende Hilfskontakte 22, welche in 3 zu sehen sind, eingeleitet.
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In einer Erweiterung dieses Konzepts, das jedoch nicht weiter gezeigt ist, kann das Schaltherz 13 derart ausgestaltet sein, dass erst nach zwei- oder mehrmaligem manuellen Betätigen des Betätigungsorgans 6 ein mechanisches Umschalten aus der arretierbaren Schaltstellung, in welcher das Kontaktsystem 5 sich in Einschalt-Stellung befindet, in die entriegelte beziehungsweise nichtarretierte Schaltstellung, in welcher sich das Kontaktsystem 5 in der Ausschalt-Stellung befindet, ermöglicht ist. Hierfür weist das Schaltherz 13 eine zweite Raststellung auf, wobei der Ein-Schaltzustand des Kontaktsystems 5 neben der ersten Raststellung auch in der zweiten Raststellung bestehen bleibt. Im Gegensatz zur ersten Raststellung, in der lediglich ein automatisches elektronisches Ausschalten erfolgen kann, ist jedoch erst aus der zweiten Raststellung ein manuelles Ausschalten des Kontaktsystems 5 in den Aus-Schaltzustand mittels des Betätigensorgans 6 möglich. Die zweite Raststellung dient mm manuellen Ausschalten des Schalters 1, falls beispielsweise im Fehlerfalle das automatische Ausschalten versagt.
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Der Schalter 1 kann einen Widerstand in der Art eines Shunts zur Strommessung aufweisen. Wie man weiter der 2 entnehmen kann, ist der Widerstand 25 mäanderartig im Anschluss 24 des Schalters 1 integriert. Solange über den Anschluss 24 ein bestimmter Strom fließt, welcher mit Hilfe des Widerstands 25 messbar ist, kann der Betrieb des Elektrogeräts detektiert werden. Beispielsweise kann dadurch der Betrieb der Kaffeemaschine detektiert werden, um so ein automatisches Abschalten zu verhindern. Erst wenn sich die Kaffeemaschine im Standby befindet, womit allenfalls ein verringerter Strom über den Anschluss 24 fließt, wird das automatische Ausschalten der Kaffeemaschine ausgelöst. Schließlich ist der Schalter 1 mit einer Beleuchtung versehen, wozu eine Leuchtdiode 26 auf der Leiterplatte 20 befindlich ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein derartiger elektrischer Schalter 1 nicht nur für Kaffeemaschinen sondern auch in sonstigen Elektrogeräten, bei denen ein automatisches Umschalten ermöglicht sein soll, sowie bei sonstigen Hausgeräten, Gartengeräten, Elektrowerkzeugen o. dgl. Verwendung finden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- (elektrischer) Schalter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Sockel
- 4, 4
- Deckel
- 5
- Kontaktsystem
- 6
- Betätigungsorgan
- 7
- Festkontakt
- 8
- Schaltkontakt
- 9
- Schalthebel
- 10
- Zugfeder (für Kontaktsystem)
- 11
- Rückstellfeder (für Betätigungsorgan)
- 12
- Anschlag
- 13
- Führungskurve/Schaltherz
- 14
- Rastmittel/Stift
- 15
- Bewegungsmittel/Elektromagnet
- 16
- Spule
- 17
- Anker
- 18
- Querrichtung
- 19
- Betätigungsrichtung
- 20
- Leiterplatte
- 21
- (elektrischer) Anschluss
- 22
- Hilfskontakt
- 23
- Druckfeder (für Anker)
- 24, 24'
- (elektrischer) Anschluss
- 25
- Widerstand
- 26
- Leuchtdiode
- 27
- Schneidenlager
- 28
- Verbindungsstift
- 29
- (zusätzlicher) Hilfskontakt
- 30
- Kontaktbrücke
- 31
- Elektronik
